大家好，我是魅力科學(xué)君，今天我們要聊的話題是：一項(xiàng)近日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上的最新研究表明，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆大型“超級地球”。

（↑想象圖）

根據(jù)介紹，此次研究來自一個(gè)由中國科學(xué)院云南天文臺(tái)領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊(duì)，其研究內(nèi)容主要是，在那些類太陽恒星（即與太陽相似的恒星）的宜居帶里，尋找可能存在的類地行星。

為什么要找這樣的行星呢？答案就是，這種行星有望幫助我們揭開地外生命的謎團(tuán)，因?yàn)樗鼈兏鞣矫娴臈l件都與地球類似，所以我們可以合理地認(rèn)為，既然地球上有生命，那在這種行星上可能也有生命存在。

科學(xué)家表示，在此之前，我們主要依賴“凌星法”和“視向速度法”這兩種技術(shù)來搜尋系外行星，但這兩種技術(shù)都有各自的局限性。

簡單來講，“凌星法”的原理是：當(dāng)行星從其主恒星前方經(jīng)過時(shí)，會(huì)短暫地遮擋一部分星光，導(dǎo)致恒星亮度發(fā)生周期性的微弱變化，通過對這種現(xiàn)象進(jìn)行觀測和分析，我們就可以確定這顆行星的存在。

但這種方法的應(yīng)用前提是行星的軌道平面必須與我們的觀測視線基本對齊，從整體上來講，這種幾何排列的概率相對較低，除此之外，由于類地行星相對較小，其造成的凌星信號本就微弱，因此很容易在復(fù)雜的背景噪聲中被遺漏。

“視向速度法”則是通過探測恒星因行星引力拖拽而產(chǎn)生的微小晃動(dòng)。當(dāng)行星圍繞恒星公轉(zhuǎn)時(shí)，恒星自身也會(huì)圍繞系統(tǒng)的共同質(zhì)心進(jìn)行小幅度的周期性運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致恒星光譜線發(fā)生周期性的多普勒頻移——當(dāng)恒星朝向地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，光譜線向藍(lán)端移動(dòng)，遠(yuǎn)離地球時(shí)則向紅端移動(dòng)。通過精密測量這些頻移，我們同樣可以確定這顆行星的存在。

然而對于相對較小的類地行星來講，它們引起的恒星視向速度變化幅度通常都很小，并且極易受到恒星自身活動(dòng)（如黑子、耀斑等）所產(chǎn)生的“噪聲”干擾，所以對觀測儀器的精度要求極高。

由于這些局限性，使得目前已知的位于恒星宜居帶的類地行星，基本上都是發(fā)現(xiàn)于那些紅矮星附近，這是因?yàn)榧t矮星比太陽更小、更暗，其宜居帶也更靠近恒星，行星的軌道周期相應(yīng)更短，使得上述兩種方法更容易奏效。

然而正如前方所言，此次研究尋找的是那些位于類太陽恒星的宜居帶里的類地行星，由于與紅矮星相比，這類恒星的宜居帶要遠(yuǎn)得多，因此無論是“凌星法”還是“視向速度法”，都很難發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。

那怎么辦呢？為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家使用了一種被稱為“凌星中間時(shí)刻變化”（Transit Timing Variation，簡稱TTV）的技術(shù)。

這種技術(shù)的核心在于利用多行星系統(tǒng)中行星間的引力相互作用，簡單來講就是，如果行星系統(tǒng)中只存在一顆已知的凌星行星，那么在沒有其他行星干擾的情況下，其凌星事件的發(fā)生時(shí)刻應(yīng)該是有嚴(yán)格周期的。

但如果該系統(tǒng)中還存在其他的未知行星，其引力就會(huì)在一定程度上改變已知凌星行星的軌道，從而導(dǎo)致其凌星發(fā)生的實(shí)際時(shí)刻相對于嚴(yán)格周期性的預(yù)測時(shí)刻，出現(xiàn)有規(guī)律的提前或延遲。

重要的是，與恒星相比，行星的質(zhì)量要小得多，因此即使是質(zhì)量較小的類地行星，也可以對鄰近的行星造成相對明顯的變化，此外，這種方法又可以在很大程度上排除其他“噪聲”的干擾，從而更容易被我們觀測到，所以通過對這種現(xiàn)象進(jìn)行分析，我們就可以確定未知行星的存在。

正是通過這種技術(shù)，科學(xué)家在一顆名為“開普勒-725”（Kepler-725）的恒星的宜居帶中，發(fā)現(xiàn)了一顆類地行星，并將其命名為“開普勒-725c”（Kepler-725c）。

根據(jù)介紹，“開普勒-725”在天空中位于天琴座，距離我們大約2500光年，是一顆與太陽類似的G型黃矮星，在過去的日子里，科學(xué)家已經(jīng)通過“凌星法”確認(rèn)了它有一顆行星，這顆行星被稱為“開普勒-725b”（Kepler-725b），是一顆氣態(tài)巨行星，其公轉(zhuǎn)周期約為39.64天。

在此次研究中，科學(xué)家注意到“開普勒-725b”的凌星周期存在著微小的變化，在此之后，他們經(jīng)過大量精密計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，最終確定了“開普勒-725c”的存在。

研究結(jié)果表明，“開普勒-725c”是一顆大型“超級地球”，其質(zhì)量約為地球的10倍，它沿著一條橢圓軌道圍繞著“開普勒-725”公轉(zhuǎn)，其軌道半長軸為0.674個(gè)天文單位，公轉(zhuǎn)周期約為207.5天。

（注：“超級地球”是指比地球更大的類地行星，之所以說“開普勒-725c”是大型“超級地球”，是因?yàn)橐话愕摹俺壍厍颉保滟|(zhì)量通常在地球質(zhì)量的2至5倍之間，而它的質(zhì)量比這大得多）

由于“開普勒-725”比太陽略小（其質(zhì)量和半徑分別約為太陽的88%和84%），因此“開普勒-725c”就正好位于其主恒星的宜居帶之中，而這也就意味著，這顆大型“超級地球”上，可能也有生命存在，不過因?yàn)椤伴_普勒-725”的年齡約為16億年，比太陽“年輕”得多，所以就算那里真的存在生命，它們也應(yīng)該只是一些原始生命。

引人注目的是，“開普勒-725c”本身并非一顆凌星行星，也就是說，如果用常用的方法，我們根本就無法發(fā)現(xiàn)它的存在。

科學(xué)家表示，此次研究證實(shí)了，“凌星中間時(shí)刻變化”這種技術(shù)，可以有效地彌補(bǔ)此前“凌星法”和“視向速度法”的不足，從而為此后的研究提供了強(qiáng)有力的備選方案。期待在未來的日子里，科學(xué)家可以發(fā)現(xiàn)更多的位于類太陽恒星宜居帶里的類地行星，并最終揭開地外生命的謎團(tuán)。

參考資料：Sun, L., Gu, S., Wang, X. et al. A temperate 10-Earth-mass exoplanet around the Sun-like star Kepler-725. Nat Astron (2025). doi.org/10.1038/s41550-025-02565-z